中国粉体网讯 在材料科学的前沿阵地,一种“粉”量级的材料正以前所未有的力量,重塑着制造业的底层逻辑与发展路径——它就是纳米金属粉体。凭借其独特的小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应,纳米金属粉体展现出突破传统材料性能边界的巨大潜力,成为驱动前沿科技革新与工业转型升级的关键战略材料。
纳米金属粉体为何“关键”?
纳米金属粉体绝非普通金属粉末的缩小版。其纳米尺度的结构赋予了它非凡的特性:极高的比表面积带来超常的化学反应活性;量子效应使其具备特殊的光、电、磁性能;优异的烧结性能可在低温下实现致密化连接。这些特性使得纳米金属粉体能够突破传统材料在精度、性能、工艺温度等方面的限制,为制造技术带来颠覆性创新。
重大机遇:三大前沿领域迎来爆发
当前,多项尖端技术的飞速发展,为纳米金属粉体打开了广阔的应用空间:
高密度PCB互连:随着电子设备向小型化、高性能化发展,PCB线路越来越细密。纳米金属粉体(如纳米银粉)是制备高分辨率、高导电性导电胶/导电油墨的核心材料,是实现微米级精细线路互连的关键。
N型低温制程光伏电池金属化:N型高效电池(如TOPCon, HJT)对低温工艺敏感。纳米银粉浆料可在相对低温下烧结形成高质量电极,完美匹配N型电池的低温金属化需求,提升电池效率与良率。
第三代半导体功率器件封装:SiC、GaN等第三代半导体器件工作温度高、功率密度大,对封装材料的导热性、导电性、热匹配性及可靠性要求极为苛刻。纳米金属粉体(如纳米银、纳米铜)在低温烧结银/铜膏、高导热界面材料等方面展现出巨大潜力,是解决第三代半导体封装散热和互连可靠性的理想选择。
关键挑战:烧结活性与抗氧化性亟待突破
尽管前景广阔,纳米金属粉体在先进制造业的规模化应用仍面临核心挑战:
烧结活性:如何在保证低温烧结的同时,实现纳米颗粒间的高效致密化连接,获得接近块体金属的导电/导热性能和机械强度,这是影响器件性能和可靠性的核心。
抗氧化性:纳米颗粒巨大的比表面积使其极易氧化,尤其是在高温或潮湿环境下。氧化会显著劣化其导电性、导热性和烧结活性,严重影响材料性能和长期稳定性。
未来之路:协同创新,攻克瓶颈
纳米金属粉体的发展与应用是一项系统工程,需要材料科学、化学、物理、电子工程、制造工艺等多学科的深度交叉融合。当前的研究热点聚焦于:
开发新型表面改性技术,提升粉体分散性、烧结活性及抗氧化能力。
探索合金化、核壳结构设计等策略,优化综合性能。
研发高效、环保、低成本的规模化制备技术。
深化对纳米尺度下烧结机理、界面行为等基础科学问题的理解。
2025年7月17日,中国粉体网将在湖南·长沙举办“2025高端金属粉体制备与应用技术大会暨2025通信电子、3D打印、粉末冶金市场金属粉国产化交流会”。届时,我们邀请到有研纳微新材料(北京)有限公司副总经理/正高级工程师王建伟出席本次大会并作题为《纳米金属粉体在先进制造业中的应用及关键技术》的报告,王建伟总经理将为您介绍纳米金属粉体的前沿技术应用与发展前景。
个人简介:
王建伟,正高级工程师,博士生导师,有研纳微新材料(北京)有限公司副总经理。任中国有色金属学会理事、材料科学与工程学术委员会委员、《Acta Mater.》《SURF INTERFACES》等期刊审稿人。长期从事微纳金属功能粉体/电子浆料开发与应用、材料基因组共性技术与应用等工作。承担国家重点研发计划、国家自然科学基金等科技项目40余项,发表论文80余篇,获授权发明专利30余项,获中国有色金属工业科技奖4项。
参考来源:
中国粉体网、有研粉材官网
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(来源:中国粉体网)